KR20150018519A - Method for monitoring an injection valve - Google Patents
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Abstract
폐쇄 위치에서 유체 출구 부분을 통한 유체 유동을 방지하고 또 다른 위치에서 유체 출구 부분을 통한 유체 유동을 방출하는 이동가능한 밸브 니들과, 코일 및 전기자를 갖춘 액추에이터 유닛을 포함하고, 전기자는 이동가능하고 밸브 니들을 작동시키도록 설계되는, 분사 밸브의 개방을 모니터링하기 위한 방법. 이러한 방법은 주어진 시작 시간에 사전결정된 전압 신호로 액추에이터 유닛을 작동시키는 단계; 액추에이터 유닛을 통한 전류를 기록하는 단계; 기록된 전류와 시작 시간(T_0)에 기초하여, 전류의 기록된 프로파일의 구배가 주어진 제1 한계치보다 많이 변하는 시간(T_1)을 검출하는 단계; 제1 구배 변화 시간(T_1)에 기초하여, 전류의 기록된 프로파일의 구배가 주어진 제2 한계치보다 많이 변하는 제2 시간(T_2)을 검출하는 단계; 및 제1 시간(T_1) 및 제2 시간(T_2)에 따라, 분사 밸브의 장기 드리프트를 보상하기 위해 사용될 수 있는 진단 값을 결정하는 단계를 포함한다. 분사 밸브(10)의 개방을 모니터링하기 위한 방법으로서, 분사 밸브(10)는 유체 출구 부분(40)을 포함하는 캐비티(18)를 갖춘 밸브 몸체(14), 캐비티(18) 내에서 이동가능한 그리고 폐쇄 위치에서 유체 출구 부분(40)을 통한 유체 유동을 방지하고 또 다른 위치에서 유체 출구 부분(40)을 통한 유체 유동을 방출하는 밸브 니들(20), 및 코일(38)과 전기자(22)를 갖춘 액추에이터 유닛(36)을 포함하고, 전기자(22)는 캐비티(18) 내에서 이동가능하고 밸브 니들(20)을 작동시키도록 설계되며, 상기 방법은, 주어진 시작 시간(T_0)에 시작하는 사전결정된 전압 신호(V)에 의해 액추에이터 유닛(36)을 작동시키는 단계; 액추에이터 유닛(36)을 통한 전류(I)의 시간-의존적 프로파일을 기록하는 단계; 전류(I)의 기록된 프로파일과 시작 시간(T_0)에 기초하여, 전류(I)의 기록된 프로파일의 구배가 주어진 제1 한계치보다 많이 변하는 제1 구배 변화 시간(T_1)을 검출하는 단계; 제1 구배 변화 시간(T_1)에 기초하여, 전류(I)의 기록된 프로파일의 구배가 주어진 제2 한계치보다 많이 변하는 제2 구배 변화 시간(T_2)을 검출하는 단계; 및 제1 구배 변화 시간(T_1) 및 제2 구배 변화 시간(T_2)에 따라, 분사 밸브(10)의 장기 드리프트를 보상하기 위해 사용될 수 있는 진단 값을 결정하는 단계를 포함한다.A movable valve needle for preventing fluid flow through the fluid outlet portion at the closed position and releasing fluid flow through the fluid outlet portion at another position; and an actuator unit having a coil and armature, Wherein the needle is designed to actuate the needle. The method includes operating an actuator unit with a predetermined voltage signal at a given start time; Recording a current through the actuator unit; Detecting a time (T_1) in which a gradient of the recorded profile of the current changes more than a given first limit, based on the written current and the start time (T_0); Detecting a second time (T_2), on the basis of the first gradient change time (T_1), in which the gradient of the recorded profile of the current changes more than a given second limit; And determining a diagnostic value that can be used to compensate for the long term drift of the injection valve, in accordance with the first time T_1 and the second time T_2. The injection valve 10 includes a valve body 14 having a cavity 18 that includes a fluid outlet portion 40 and a valve body 14 that is movable within the cavity 18 A valve needle 20 for preventing fluid flow through the fluid outlet portion 40 at the closed position and releasing fluid flow through the fluid outlet portion 40 at another position and a valve needle 20 for biasing the coil 38 and armature 22 The armature 22 being movable within the cavity 18 and designed to actuate the valve needle 20, the method comprising the steps < RTI ID = 0.0 > of: Operating the actuator unit (36) by the determined voltage signal (V); Recording a time-dependent profile of the current (I) through the actuator unit (36); Detecting a first gradient change time (T_1) in which a gradient of the recorded profile of the current (I) changes more than a given first threshold value, based on the recorded profile of the current (I) and the start time (T_0); Detecting a second gradient change time (T_2) based on the first gradient change time (T_1), wherein a gradient of the recorded profile of the current (I) changes more than a given second limit value; And determining a diagnostic value that can be used to compensate for the long term drift of the injection valve 10, in accordance with the first gradient change time T_1 and the second gradient change time T_2.
Description
본 발명은 분사 밸브를 모니터링하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 분사 밸브를 작동시키기 위한 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for monitoring an injection valve. The present invention also relates to a method for operating an injection valve.
본 특허 출원은 그 개시 내용이 언급에 의해 본 명세서에 포함되는 유럽 특허 출원 제12167414.7호의 우선권을 주장한다.This patent application claims priority from European Patent Application No. 12167414.7, the disclosure of which is incorporated herein by reference.
분사 밸브가 특히 내연 기관에 널리 사용되고 있으며, 거기에서 그것들은 내연 기관의 흡기 매니폴드(intake manifold) 내에 또는 직접 내연 기관의 실린더의 연소 챔버 내에 유체를 주입하기 위해 배치될 수 있다.Injection valves are widely used, in particular, in internal combustion engines, where they can be arranged to inject fluid into an intake manifold of an internal combustion engine or directly into the combustion chamber of a cylinder of an internal combustion engine.
분사 밸브는 다양한 연소 기관에 대한 다양한 요구를 충족시키기 위해 다양한 형태로 제조된다. 따라서, 예를 들어, 그것들의 길이, 그것들의 직경 및 또한 유체가 주입되는 방식을 담당하는 분사 밸브의 다양한 요소가 넓은 범위 내에서 변할 수 있다. 그것에 더하여, 분사 밸브는 예를 들어 전자기 액추에이터 또는 압전 액추에이터일 수 있는, 분사 밸브의 니들을 작동시키기 위한 액추에이터를 수용할 수 있다.Injection valves are manufactured in a variety of forms to meet the diverse needs of a variety of combustion engines. Thus, for example, the various elements of the injection valve responsible for their length, their diameter, and also the manner in which the fluid is injected can vary within wide limits. In addition, the injection valve may accommodate an actuator for actuating the needle of the injection valve, which may be, for example, an electromagnetic actuator or a piezoelectric actuator.
원하지 않는 배출물의 생성을 고려하여 연소 과정을 향상시키기 위해, 각각의 분사 밸브는 매우 높은 압력 하에서 유체를 주입하기에 적합할 수 있다. 이러한 압력은 예를 들어 가솔린 엔진의 경우에 최대 200 바 또는 심지어 최대 400 바의 범위 내일 수 있고 디젤 엔진의 경우에 2000 바 초과의 범위 내일 수 있다.In order to improve the combustion process, taking into account the generation of unwanted emissions, each injection valve may be suitable for injecting fluid at very high pressures. This pressure can be, for example, in the range of up to 200 bar or even up to 400 bar in the case of a gasoline engine and in the range of over 2000 bar in the case of a diesel engine.
본 발명의 목적은 분사 밸브의 신뢰성 있고 정확한 작동을 허용하는, 분사 밸브의 개방을 모니터링하기 위한 방법과 분사 밸브를 작동시키기 위한 방법을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a method for monitoring the opening of the injection valve and a method for operating the injection valve, which permits reliable and accurate operation of the injection valve.
이러한 목적은 특허청구범위 제1항의 특징을 갖는 방법에 의해 달성된다. 본 발명의 유리한 실시 형태가 종속항에 주어진다.This object is achieved by a method having the features of
일 태양에 따르면, 분사 밸브의 개방을 모니터링하기 위한 방법이 특정된다. 다른 태양에 따르면, 분사 밸브, 특히 내연 기관의 분사 밸브를 작동시키기 위한 방법이 특정된다.According to one aspect, a method for monitoring the opening of the injection valve is specified. According to another aspect, a method for operating an injection valve, in particular an injection valve of an internal combustion engine, is specified.
분사 밸브는 유체 출구 부분을 포함하는 캐비티를 갖춘 밸브 몸체, 캐비티 내에서 이동가능한 그리고 폐쇄 위치에서 유체 출구 부분을 통한 유체 유동을 방지하고 또 다른 위치에서 유체 출구 부분을 통한 유체 유동을 방출하는 밸브 니들(valve needle), 및 코일과 전기자를 갖춘 액추에이터 유닛을 포함하고, 전기자는 캐비티 내에서 이동가능하고 밸브 니들을 작동시키도록 설계된다.The injection valve includes a valve body having a cavity that includes a fluid outlet portion, a valve needle that is movable within the cavity and that prevents fluid flow through the fluid outlet portion at a closed position and releases fluid flow through the fluid outlet portion at another location a valve needle, and an actuator unit with a coil and armature, the armature being movable within the cavity and designed to actuate the valve needle.
이러한 방법은 주어진 시작 시간에 시작하는 사전결정된 전압 신호에 의해 액추에이터 유닛을 작동시키는 단계; 액추에이터 유닛을 통한 전류의 시간-의존적 프로파일을 기록하는 단계; 전류의 기록된 프로파일에 기초하여 그리고 시작 시간으로부터 시작하여, 전류의 기록된 프로파일의 구배가 주어진 제1 한계치보다 많이 변하는 제1 구배 변화 시간을 검출하는 단계; 전류의 기록된 프로파일에 기초하여 그리고 제1 구배 변화 시간으로부터 시작하여, 전류의 기록된 프로파일의 구배가 주어진 제2 한계치보다 많이 변하는 제2 구배 변화 시간을 검출하는 단계; 및 제1 구배 변화 시간 및/또는 제2 구배 변화 시간에 따라 진단 값을 결정하는 단계를 포함한다.The method includes operating an actuator unit by a predetermined voltage signal that starts at a given start time; Recording a time-dependent profile of current through the actuator unit; Detecting a first gradient change time based on a recorded profile of current and starting from a start time, wherein a gradient of the recorded profile of the current is greater than a given first limit; Detecting a second gradient change time based on the recorded profile of the current and starting from the first gradient change time, wherein a gradient of the recorded profile of the current changes by more than a given second limit; And determining the diagnostic value according to the first gradient change time and / or the second gradient change time.
진단 값은 분사 밸브의 잘못된 각각의 정확한 작동을 나타낼 수 있다. 제1 구배 변화 시간 및/또는 제2 구배 변화 시간의 드리프트(drift)가 분사 밸브의 잘못된 작동을 나타낼 수 있다. 본 맥락에서, 시간의 "드리프트"는 특히 시간에 있어 예상된 위치로부터의 - 예컨대, 사전결정된 위치로부터의 - 편차이다. 작동은 특히 각각의 드리프트(들)가 사전결정된 허용 오차 범위를 초과하면 잘못된 것일 수 있다.The diagnostic value may indicate the erroneous and exact operation of the injection valve. The drift of the first gradient change time and / or the second gradient change time may indicate erroneous actuation of the injection valve. In this context, the "drift" of time is a deviation from an expected position, e.g., from a predetermined position, in particular time. Operation may be erroneous, especially if each drift (s) exceeds a predetermined tolerance range.
시작 시간과 제1 구배 변화 시간 사이에서 전류의 기록된 프로파일의 제1 구배는 코일의 통전(energization)을 나타낸다. 제1 구배 변화 시간과 제2 구배 변화 시간 사이에서 전류의 기록된 프로파일의 제2 구배는 밸브 니들과는 별개의 전기자의 운동을 나타낸다. 한계치는 적합한 방식으로, 예를 들어 엔진 시험소에서의 시험에 의해 또는 시뮬레이션에 의해 사전에 결정될 수 있다.The first gradient of the recorded profile of the current between the start time and the first gradient time of change represents the energization of the coil. The second gradient of the recorded profile of the current between the first gradient time and the second gradient time represents the movement of the armature separate from the valve needle. The limits may be determined in a suitable manner, e. G. By testing in an engine laboratory or by simulation.
이러한 방법은 분사 밸브의 개방 중에 분사 밸브의 작동의 상이한 단계가 식별될 수 있는 이점을 갖는다. 결과적으로, 밸브 니들의 개방 과정 중에 분사 밸브의 거동의 장기 드리프트(long-term drift), 특히 제1 및/또는 제2 구배 변화 시간의 장기 드리프트가 검출될 수 있다. 또한, 분사 밸브의 역학 관계의 모니터링은 분사 밸브의 장기 드리프트의 보상을 위한 기초의 역할을 할 수 있다. 본 맥락에서 표현 "장기 드리프트"는 특히 분사 밸브의 수명 - 특히 평균 고장 수명(mean time to failure, MTTF) - 의 시간 척도로의, 예를 들어 MTTF의 적어도 5%의 범위 내에서의 변화와 관련된다. MTTF는 원칙적으로 당업자에게 알려져 있는 표준화된 통계적 절차에 의해 결정될 수 있다.This method has the advantage that different steps of the operation of the injection valve can be identified during opening of the injection valve. As a result, a long-term drift of the behavior of the injection valve during the opening process of the valve needle, particularly the long-term drift of the first and / or second gradient change time, can be detected. Monitoring the dynamics of the injection valve can also serve as a basis for compensating for the long term drift of the injection valve. The term "organ drift " in this context is particularly relevant to changes in the time scale of the life of the injection valve, in particular the mean time to failure (MTTF), for example within a range of at least 5% of the MTTF do. The MTTF can in principle be determined by standardized statistical procedures known to those skilled in the art.
본 발명의 유리한 실시 형태에서, 진단 값은 시작 시간과 제1 구배 변화 시간 사이의 시간 차이 및/또는 시작 시간과 제2 구배 변화 시간 사이의 시간 차이에 따라 결정된다. 이러한 방식으로, 각각 제1 및 제2 구배 변화 시간의 드리프트를 결정하는 것이 복잡하지 않다.In an advantageous embodiment of the invention, the diagnostic value is determined by a time difference between a start time and a first gradient change time and / or a time difference between a start time and a second gradient change time. In this way, it is not complicated to determine the drift of the first and second gradient change times, respectively.
본 발명의 또 다른 유리한 실시 형태에서, 전류의 기록된 프로파일에 기초하여 그리고 제2 구배 변화 시간으로부터 시작하여, 전류의 기록된 프로파일의 구배가 주어진 제3 한계치보다 많이 변하는 제3 구배 변화 시간이 검출되고, 진단 값은 제3 구배 변화 시간에 따라 결정된다. 제3 구배 변화 시간의 드리프트 - 제1 및/또는 제2 구배 변화 시간의 드리프트에 더하여 또는 그것에 대안적으로 - 가 분사 밸브의 잘못된 작동을 나타낼 수 있다.In a further advantageous embodiment of the invention, a third gradient change time, in which the gradient of the recorded profile of the current varies from a given third limit value, based on the recorded profile of the current and starting from the second gradient change time, , And the diagnostic value is determined according to the third gradient change time. The drift of the third gradient change time-in addition to or in lieu of the drift of the first and / or second gradient change times-may indicate erroneous operation of the injection valve.
제2 구배 변화 시간과 제3 구배 변화 시간 사이에서 전류의 기록된 프로파일의 제3 구배가 전기자와 밸브 니들의 공동 운동을 나타낸다.The third gradient of the recorded profile of the current between the second gradient change time and the third gradient change time represents the joint motion of the armature and the valve needle.
이는 밸브 니들의 개방 과정 중에 분사 밸브의 장기 드리프트, 특히 제3 구배 변화 시간의 장기 드리프트를 검출하기 위해 또 다른 구배 변화가 사용될 수 있는 이점을 갖는다.This has the advantage that another gradient change can be used to detect the long term drift of the injection valve during the opening process of the valve needle, especially the long term drift of the third gradient changing time.
본 발명의 또 다른 유리한 실시 형태에서, 진단 값은 시작 시간과 제3 구배 변화 시간 사이의 시간 차이에 따라 결정된다.In another advantageous embodiment of the invention, the diagnostic value is determined according to the time difference between the start time and the third gradient change time.
일 실시 형태에서, 이러한 방법은 제1 분사 과정에 대해, 내연 기관의 주어진 크랭크 샤프트 각도에 대해 주어진 시작 시간에 시작하는 사전결정된 전압 신호에 의해 액추에이터 유닛을 작동시키는 단계와, 제1 구배 변화 시간 및/또는 제2 구배 변화 시간에 따라, 적어도 하나의 또 다른 분사 과정에 대해 전압 신호의 신호 지속 시간을 결정하기 위한 할당 규칙(assignment rule)을 조절하는 단계를 포함한다. 바꾸어 말하면, 진단 값은 적어도 하나의 또 다른 분사 과정에 대해 전압 신호의 신호 지속 시간을 결정하기 위한 할당 규칙을 조절하기 위해 사용된다.In one embodiment, the method includes, for the first injection process, operating the actuator unit by a predetermined voltage signal starting at a given start time for a given crankshaft angle of the internal combustion engine, And / or adjusting an assignment rule for determining a signal duration of the voltage signal for at least one further injection process in accordance with the second gradient change time. In other words, the diagnostic value is used to adjust the assignment rule for determining the signal duration of the voltage signal for at least one further injection process.
이러한 실시 형태는 밸브 니들의 개방 중에 분사 밸브의 거동의 드리프트와 분사 밸브의 역학 관계의 드리프트가 액추에이터 유닛의 작동을 위한 전압 신호의 신호 지속 시간을 조정함으로써 보상될 수 있는 이점을 갖는다. 이는 분사 밸브의 연료의 전달량이 조절될 수 있는 이점을 갖는다. 결과적으로, 분사 밸브에 의해 전달되는 연료의 양의 장기 안정성이 달성될 수 있다.This embodiment has the advantage that the drift of the behavior of the injection valve during the opening of the valve needle and the drift of the dynamics of the injection valve can be compensated by adjusting the signal duration of the voltage signal for actuation of the actuator unit. This has the advantage that the amount of fuel delivered to the injection valve can be controlled. As a result, the long term stability of the amount of fuel delivered by the injection valve can be achieved.
유리한 개발에서, 전압 신호의 신호 지속 시간을 결정하기 위한 할당 규칙은 시작 시간과 제1 구배 변화 시간 사이의 시간 차이 및/또는 시작 시간과 제2 구배 변화 시간 사이의 시간 차이에 따라 조절된다.In an advantageous development, the allocation rule for determining the signal duration of the voltage signal is adjusted according to the time difference between the start time and the first gradient change time and / or the time difference between the start time and the second gradient time.
또 다른 유리한 개발에서, 제1 구배 변화 시간 및/또는 제2 구배 변화 시간에 따라, 주어진 크랭크 샤프트 각도에 대한 전압 신호의 위상 변이를 결정하기 위한 할당 규칙이 적어도 하나의 또 다른 분사 과정에 대해 조절된다. 이는 밸브 니들의 개방 중에 분사 밸브의 거동의 드리프트와 분사 밸브의 역학 관계의 드리프트가 주어진 크랭크 샤프트 각도에 대해 전압 신호를 조정함으로써 보상될 수 있는 이점을 갖는다.In another advantageous development, the assignment rule for determining the phase shift of the voltage signal with respect to a given crankshaft angle, in accordance with the first gradient change time and / or the second gradient change time, is adjusted for at least one further injection process do. This has the advantage that the drift of the behavior of the injection valve during the opening of the valve needle and the drift of the dynamics of the injection valve can be compensated by adjusting the voltage signal for a given crankshaft angle.
일 실시 형태에 따르면, 이러한 방법은 제1 분사 과정에 대해, 내연 기관의 주어진 크랭크 샤프트 각도에 대해 주어진 시작 시간에 시작하는 사전결정된 전압 신호에 의해 액추에이터 유닛을 작동시키는 단계와, 제1 구배 변화 시간 및/또는 제2 구배 변화 시간에 따라, 적어도 하나의 또 다른 분사 과정에 대해 주어진 크랭크 샤프트 각도에 대한 전압 신호의 위상 변이를 결정하기 위한 할당 규칙을 조절하는 단계를 포함한다. 바꾸어 말하면, 진단 값은 적어도 하나의 또 다른 분사 과정에 대해 주어진 크랭크 샤프트 각도에 대한 전압 신호의 위상 변이를 결정하기 위한 할당 규칙을 조절하기 위해 사용된다.According to one embodiment, the method comprises the steps of, for the first injection process, operating the actuator unit by a predetermined voltage signal starting at a given start time for a given crankshaft angle of the internal combustion engine, And / or adjusting the assignment rule for determining the phase shift of the voltage signal relative to a given crankshaft angle for at least one further injection process, in accordance with the second gradient change time. In other words, the diagnostic value is used to adjust the assignment rule for determining the phase shift of the voltage signal relative to a given crankshaft angle for at least one further injection process.
이러한 실시 형태는 밸브 니들의 개방 중에 분사 밸브의 거동의 드리프트와 분사 밸브의 역학 관계의 드리프트가 주어진 크랭크 샤프트 각도에 대해 전압 신호를 조정함으로써 보상될 수 있는 이점을 갖는다.This embodiment has the advantage that the drift of the behavior of the injection valve during the opening of the valve needle and the drift of the dynamics of the injection valve can be compensated by adjusting the voltage signal for a given crankshaft angle.
유리한 개발에서, 주어진 크랭크 샤프트 각도에 대한 전압 신호의 시간 이동(time shift)을 결정하기 위한 할당 규칙은 시작 시간과 제1 구배 변화 시간 사이의 시간 차이 및/또는 시작 시간과 제2 구배 변화 시간 사이의 시간 차이에 따라 조절된다.In an advantageous development, the assignment rule for determining the time shift of the voltage signal with respect to a given crankshaft angle is based on a time difference between the start time and the first gradient time and / or between the start time and the second gradient time Lt; / RTI >
본 발명에 의하면, 분사 밸브의 신뢰성 있고 정확한 작동을 허용하는, 분사 밸브의 개방을 모니터링하기 위한 방법과 분사 밸브를 작동시키기 위한 방법이 제공된다.According to the present invention there is provided a method for monitoring the opening of the injection valve and a method for operating the injection valve, which permits reliable and accurate operation of the injection valve.
이하에서는 본 방법의 예시적인 실시 형태가 개략적인 도면의 도움으로 설명된다.
도 1은 분사 밸브의 종단면도이다.
도 2는 분사 밸브의 전류 프로파일이다.
도 3은 분사 밸브의 확대된 전류 프로파일이다.
도 4는 분사 밸브의 분사된 유체의 프로파일과 또 다른 확대된 전류 프로파일이다.
도 5는 분사 밸브를 작동시키기 위한 방법의 예시적인 실시 형태의 순서도이다.
상이한 도면에 존재하는 동일한 설계 및 기능의 요소는 동일한 도면 부호에 의해 식별된다.Hereinafter, an exemplary embodiment of the present method is illustrated with the aid of a schematic drawing.
1 is a longitudinal sectional view of the injection valve.
Figure 2 is the current profile of the injection valve.
3 is an enlarged current profile of the injection valve.
4 is another enlarged current profile with the profile of the injected fluid of the injection valve.
5 is a flowchart of an exemplary embodiment of a method for operating an injection valve.
Elements of the same design and function that are present in different drawings are identified by the same reference numerals.
도 1은 특히 내연 기관에 연료를 주입하기에 적합한 분사 밸브(10)를 도시한다. 분사 밸브(10)는 특히 입구 관(12)을 포함한다.Figure 1 shows a
분사 밸브(10)는 중심 종축(L)을 갖는 밸브 몸체(14)를 포함한다. 캐비티(18)가 밸브 몸체(14) 내에 배치된다. 분사 밸브(10)는 하우징(16)을 구비한다. 캐비티(18)는 밸브 니들(valve needle)(20)과 전기자(armature)(22)를 수용한다. 밸브 니들(20)과 전기자(22)는 캐비티(18) 내에서 축방향으로 이동가능하다.The
입구 관(12) 내에 제공되는 요홈(26) 내에 스프링(24)이 배치된다. 스프링(24)은 밸브 니들(20)에 기계적으로 결합된다. 밸브 니들(20)은 스프링(24)에 대한 제1 시트(seat)를 형성한다.A spring (24) is disposed in a groove (26) provided in the inlet tube (12). The
필터 요소(30)가 입구 관(12) 내부에 배치되고, 스프링(24)에 대한 또 다른 시트를 형성한다. 분사 밸브(10)의 제조 공정 중에, 필터 요소(30)는 스프링(24)에 원하는 방식으로 예비하중(preload)을 인가하기 위해 입구 관(12) 내로 축방향으로 이동될 수 있다. 이에 의해, 스프링(24)은 밸브 니들(20)에 분사 밸브(10)의 분사 노즐(34)을 향해 힘을 가한다.The
밸브 니들(20)의 폐쇄 위치에서, 그것은 시트 플레이트(32) 상에 밀봉가능하게 놓여, 적어도 하나의 분사 노즐(34)을 통한 유체 유동을 방지한다. 분사 노즐(34)은 예를 들어 분사구일 수 있다.At the closed position of the
밸브(10)는 바람직하게는 전자기 액추에이터인 액추에이터 유닛(36)을 구비한다. 전자기 액추에이터 유닛(36)은 바람직하게는 하우징(16) 내부에 배치되는 코일(38)을 포함한다. 또한, 전자기 액추에이터 유닛(36)은 전기자(22)를 포함한다. 밸브 몸체(14), 하우징(16), 입구 관(12) 및 전기자(22)는 전자기 회로를 형성한다.The
유체 출구 부분(40)은 시트 플레이트(32)에 가까운 캐비티(18)의 부분이다. 유체 출구 부분(40)은 밸브 몸체(14) 내에 제공되는 유체 입구 부분(42)과 연통된다.The
이하에서는 분사 밸브(10)의 기능이 설명될 것이다:The function of the
처음에, 유체가 필터 요소(30)를 통해 유체 입구 부분(42)으로 그리고 계속해서 유체 출구 부분(40)을 향해 안내된다. 밸브 니들(20)은 밸브 니들(20)의 폐쇄 위치에서 유체 출구 부분(40)을 통한 유체 유동을 방지한다. 밸브 니들(20)의 폐쇄 위치를 제외하고는, 밸브 니들(20)은 유체 출구 부분(40)을 통한 유체 유동을 가능하게 한다.Initially, fluid is directed through the
코일(38)을 갖춘 전자기 액추에이터 유닛(36)이 통전(energization)되는 경우에, 액추에이터 유닛(36)은 전기자(22)에 전자기력을 인가할 수 있다. 전기자(22)는 코일(38)을 갖춘 전자기 액추에이터 유닛(36)에 의해 끌어당겨지고, 유체 출구 부분(40)으로부터 멀어지게 축방향으로 이동한다. 전기자(22)와 밸브 니들(20) 사이의 기계적 결합으로 인해, 전기자(22)는 그것과 함께 밸브 니들(20)을 이동시킨다. 결과적으로, 밸브 니들(20)은 폐쇄 위치 밖으로 축방향으로 이동한다. 밸브 니들(20)의 폐쇄 위치를 제외하고는, 시트 플레이트(32)와 밸브 니들(20) 사이의 갭이 유체 경로를 형성하고, 유체가 분사 노즐(34)을 통과할 수 있다.The
액추에이터 유닛(36)이 통전해제(de-energization)되는 경우에, 스프링(24)이 밸브 니들(20)을 분사 노즐(34)을 향해 축방향으로 이동하도록 가압시킬 수 있다. 결과적으로, 밸브 니들(20)은 그것의 폐쇄 위치로 이동하도록 가압될 수 있다. 밸브 니들(20)이 그것의 폐쇄 위치에 있는지의 여부는 코일(38)을 갖춘 액추에이터 유닛(36)에 의해 밸브 니들(20)에 유발되는 힘과 스프링(24)에 의해 밸브 니들(20)에 유발되는 힘 사이의 힘 평형에 따른다.The
도 2 내지 도 4는 분사 밸브(10)를 모니터링하기 위한 방법과 분사 밸브(10)를 작동시키기 위한 방법을 설명하기 위해 분사 밸브(10)의 액추에이터 유닛(36)을 통한 전류(I, I')의 프로파일을 도시한다. 또한, 도 4는 분사 밸브(10)에 의해 전달되는 유체량(Q, Q')의 프로파일을 도시한다.Figures 2 to 4 illustrate currents I and I through the
예시적인 실시 형태에 따른 분사 밸브(10)의 개방을 모니터링하기 위한 그리고 분사 밸브(10)를 작동시키기 위한 방법은 다음의 단계를 포함한다:The method for monitoring the opening of the
액추에이터 유닛(36)은 시작 시간(T_0)(점 P0)에 시작하는 사전결정된 전압 신호(V)에 의해 작동된다. 액추에이터 유닛(36)을 통한 전류(I)의 시간-의존적(time-dependent) 프로파일이 기록된다. 전류(I)의 시간-의존적 프로파일은 도 2에 도시된다. 이러한 프로파일의 상세한 확대도가 도 3과 도 4에 도시된다.The
시작 시간(T_0)은 연소 기관에 의해 주어지는 작동 조건에 따라 조정된다.The start time T_0 is adjusted according to the operating condition given by the combustion engine.
시작 시간(T_0)과 제1 구배 변화 시간(T_1)(점 P1) 사이에서, 전류(I)의 프로파일의 제1 구배(G_1)가 검출된다. 제1 구배 변화 시간(T_1)에서, 전류(I)의 기록된 프로파일의 구배는 주어진 제1 한계치보다 많이 변한다. 제1 구배(G_1)는 시작 시간(T_0)과 제1 구배 변화 시간(T_1) 사이에서 코일(38)의 통전을 나타낸다.Between the start time T_0 and the first gradient change time T_1 (point P1), the first gradient G_1 of the profile of the current I is detected. At the first gradient change time T_1, the gradient of the recorded profile of the current I changes more than the given first limit. The first gradient G_1 indicates the energization of the
제1 구배 변화 시간(T_1)과 제2 구배 변화 시간(T_2)(점 P2) 사이에서, 전류(I)의 프로파일의 제2 구배(G_2)가 검출된다. 제2 구배 변화 시간(T_2)에서, 전류(I)의 기록된 프로파일의 구배는 주어진 제2 한계치보다 많이 변한다. 제2 구배(G_2)는 밸브 니들(20)과 맞물리기 전 전기자(22)의 운동을 나타낸다. 제2 구배 변화 시간(T_2)에서, 전류(I)의 기록된 프로파일의 구배가 다시 변한다. 제2 구배 변화 시간(T_2)은 전기자(22)와 밸브 니들(20)의 맞물림과 밸브 니들(20)의 개방 운동의 시작을 나타낸다.Between the first gradient change time T_1 and the second gradient change time T_2 (point P2), a second gradient G_2 of the profile of the current I is detected. At the second gradient change time T_2, the gradient of the recorded profile of current I changes more than the given second threshold value. The second gradient G_2 represents the motion of the
제2 구배 변화 시간(T_2)과 제3 구배 변화 시간(T_3)(점 P3) 사이에서, 전류(I)의 프로파일의 제3 구배(G_3)가 검출된다. 제3 구배 변화 시간(T_3)에서, 전류(I)의 기록된 프로파일의 구배는 주어진 제3 한계치보다 많이 변한다. 제3 구배(G_3)는 전기자(22)와 밸브 니들(20)의 공동 운동을 나타낸다. 제3 구배 변화 시간(T_3)은 밸브 니들(20)의 최대 상승 위치에서 밸브 니들(20)의 완전한 개방을 나타낸다. 제3 구배 변화 시간(T_3) 후, 전류(I)의 프로파일의 제4 구배(G_4)가 검출된다.Between the second gradient change time T_2 and the third gradient change time T_3 (point P3), a third gradient G_3 of the profile of the current I is detected. At the third gradient change time T_3, the gradient of the recorded profile of the current I changes more than the given third threshold value. The third gradient G_3 represents the joint motion of the
이러한 방법은 전기자(22)의 상이한 위치 또는 전기자(22) 및 밸브 니들(20)의 공통 위치를 식별하는 것을 허용한다. 이러한 방법으로 인해, 분사 밸브(10)가 전기자(22)의 운동과 밸브 니들(20)과 조합된 전기자(22)의 운동을 정확히 검출하는 것이 가능하다. 특히, 전기자(22)와 밸브 니들(20)의 각각의 개별적인 운동의 정확한 시작과 종료를 전류 프로파일의 구배 변화에 의해 검출하는 것이 가능하다.This method allows to identify the different positions of the
에이징된(aged) 분사 밸브(10)의 경우에, 드리프트(drift)는 시간(T_1')(점 P1')의 지연을 보여주며, 이는 전기자(22)의 운동의 시작을 나타낸다. 전기자(22)의 이러한 지연된 초기 운동은 니들(20)의 운동의 지연[시간(T_2')에서 점 P2']을 가져온다. 이에 의해, 시간 드리프트(time drift)를 갖는 에이징된 분사 밸브(10)에 의해 전달되는 유체량(Q')이 도 4에 도시된 바와 같이 원래 분사 밸브(10)의 원래 유체량(Q)보다 적을 수 있다.In the case of an
드리프트는 분사 밸브(10)의 감소된 유체량(Q')을 보상하기 위해 사용될 수 있는 진단을 생성하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 진단 값은 전압 신호(V), 특히 전압 신호(V)의 시작 시간(T_0), 형상 및 지속 시간 중 적어도 하나를 조절하기 위해 사용될 수 있다.The drift can be used to generate a diagnosis that can be used to compensate for the reduced fluid Q 'of the
도 5는 분사 밸브(10)를 작동시키기 위한 방법의 또 다른 실시 형태를 설명하기 위한 순서도를 도시한다. 이러한 방법은 다음의 단계를 포함한다:Fig. 5 shows a flow chart for explaining another embodiment of the method for operating the
제1 단계(S10)에서, 액추에이터 유닛(36)이 내연 기관의 주어진 크랭크 샤프트 각도에 대해 시작 시간(T_0)에 시작하는 사전결정된 전압 신호(V)에 의해 작동된다. 액추에이터 유닛(36)에 대한 전류(I)의 시간-의존적 프로파일이 기록된다.In a first step S10, the
후속 단계(S12)에서, 코일(38)의 통전을 나타내는 전류(I)의 기록된 프로파일의 제1 구배(G_1)와 전류(I)의 기록된 프로파일의 구배가 변하는 제1 구배 변화 시간(T_1)이 검출된다.In a subsequent step S12 the first gradient G_1 of the recorded profile of the current I indicating the energization of the
후속 단계(S14)에서, 밸브 니들(20)과는 별개의 전기자(22)의 운동을 나타내는 전류(I)의 기록된 프로파일의 제2 구배(G_2)와 제2 구배 변화 시간(T_2)이 검출된다.In a subsequent step S14 a second gradient G_2 and a second gradient change time T_2 of the recorded profile of the current I representing the motion of the
후속 단계(S16)에서, 시작 시간(T_0)과 제1 구배 변화 시간(T_1) 사이의 그리고/또는 시작 시간(T_0)과 제2 구배 변화 시간(T_2) 사이의 시간 차이가 계산된다. 또한, 전압 신호(V)를 조정함으로써 보상이 필요한지가 검사되고 확인된다. 시작 시간(T_0)과 제1 구배 변화 시간(T_1) 및/또는 시작 시간(T_0)과 제2 구배 변화 시간(T_2) 사이의 시간 차이가 주어진 값을 초과하면, 점(P1, P2)의 드리프트가 보상될 수 있다. 전자 제어 유닛(ECU)이 원래 데이터와의 차이를 계산할 수 있고, 드리프트를 보상할 수 있다[단계(S18)]. 분사 밸브를 작동시키기 위한 방법의 일 실시 형태에서, 전압 신호(V)의 신호 지속 시간(T_SIG)을 결정하기 위한 할당 규칙(assignment rule)이 시작 시간(T_0)과 제1 구배 변화 시간(T_1) 및/또는 시작 시간(T_0)과 제2 구배 변화 시간(T_2) 사이의 시간 차이에 따라 조절된다. 분사 밸브(10)를 작동시키기 위한 방법의 또 다른 실시 형태에서, 주어진 크랭크 샤프트 각도에 대해 전압 신호(V)의 위상 변이를 결정하기 위한 할당 규칙이 특히 제1 구배 변화 시간(T_1) 및/또는 제2 구배 변화 시간(T_2)의 드리프트가 보상될 수 있도록 조절된다. 이에 의해, 분사 밸브(10)의 탄도 작동 조건(ballistic operating condition) 중에 분사 시간이 조정될 수 있다. 이에 의해, 보정된 양(Q)의 유체가 전달될 수 있다.In the subsequent step S16, the time difference between the start time T_0 and the first gradient change time T_1 and / or between the start time T_0 and the second gradient change time T_2 is calculated. Also, by adjusting the voltage signal V, it is checked and confirmed whether compensation is necessary. If the time difference between the start time T_0 and the first gradient change time T_1 and / or the start time T_0 and the second gradient change time T_2 exceeds a given value, the drift of the points P1, Can be compensated. The electronic control unit ECU can calculate the difference from the original data and compensate the drift (step S18). In an embodiment of the method for operating the injection valve, an assignment rule for determining the signal duration T_SIG of the voltage signal V is set at a start time T_0 and a first gradient change time T_1, And / or the time difference between the start time T_0 and the second gradient change time T_2. In another embodiment of the method for actuating the
시작 시간(T_0)과 제1 구배 변화 시간(T_1) 사이의 시간 차이와 시작 시간(T_0)과 제2 구배 변화 시간(T_2) 사이의 시간 차이가 주어진 값을 초과하지 않으면, 이전의 데이터가 사용된다[단계(20)].If the time difference between the start time T_0 and the first gradient change time T_1 and the time difference between the start time T_0 and the second gradient change time T_2 does not exceed a given value, (Step 20).
가변적인 작동 조건으로 인한 또는 수명 성능 열화로 인한 시간(T_1, T_2, T_3)의 변화가 검출가능하고, 분사 밸브(10)의 드리프트를 보상하기 위해 또는 연소 기관의 상이한 실린더 사이의 가변성을 감소시키기 위해 특정 알고리즘이 적용될 수 있다. 분사 밸브(10)의 수명 중에 전달된 연료량을 일정하게 유지시키고 드리프트를 보상하기 위해 소프트웨어 프로그램이 분사 파라미터를 수정할 수 있다. 이러한 방법에 의해, 제2 구배 변화 시간(T_2) 후 분사 밸브(10)의 예측가능한 탄도 작동 조건을 포함하여 최저로 제어가능하고 전달가능한 연료량의 최소치를 얻는 것이 가능하다.It is possible to detect changes in the time (T_1, T_2, T_3) due to variable operating conditions or degradation in lifetime performance and to compensate for the drift of the
본 발명은 상기 예시적인 실시 형태에 기초한 설명에 의해 특정 실시 형태로 제한되지 않고, 상이한 실시 형태의 요소의 임의의 조합을 포함한다. 또한, 본 발명은 특허청구범위의 임의의 조합과 특허청구범위에 의해 개시된 특징의 임의의 조합을 포함한다.The present invention is not limited to the specific embodiments by the description based on the above exemplary embodiments, but includes any combination of elements of different embodiments. Furthermore, the invention includes any combination of the claims and any combination of features disclosed by the claims.
Claims (8)
분사 밸브(10)는 유체 출구 부분(40)을 포함하는 캐비티(18)를 갖춘 밸브 몸체(14), 캐비티(18) 내에서 이동가능한 그리고 폐쇄 위치에서 유체 출구 부분(40)을 통한 유체 유동을 방지하고 또 다른 위치에서 유체 출구 부분(40)을 통한 유체 유동을 방출하는 밸브 니들(20), 및 코일(38)과 전기자(22)를 갖춘 액추에이터 유닛(36)을 포함하고, 전기자(22)는 캐비티(18) 내에서 이동가능하고 밸브 니들(20)을 작동시키도록 설계되며,
상기 방법은,
- 주어진 시작 시간(T_0)에 시작하는 사전결정된 전압 신호(V)에 의해 액추에이터 유닛(36)을 작동시키는 단계;
- 액추에이터 유닛(36)을 통한 전류(I)의 시간-의존적 프로파일을 기록하는 단계;
- 전류(I)의 기록된 프로파일에 기초하여 그리고 시작 시간(T_0)으로부터 시작하여, 전류(I)의 기록된 프로파일의 구배가 주어진 제1 한계치보다 많이 변하는 제1 구배 변화 시간(T_1)을 검출하는 단계로서, 시작 시간(T_0)과 제1 구배 변화 시간(T_1) 사이의 구배는 코일(38)의 통전을 나타내는 단계;
- 전류(I)의 기록된 프로파일에 기초하여 그리고 제1 구배 변화 시간(T_1)으로부터 시작하여, 전류(I)의 기록된 프로파일의 구배가 주어진 제2 한계치보다 많이 변하는 제2 구배 변화 시간(T_2)을 검출하는 단계로서, 제1 구배 변화 시간(T_1)과 제2 구배 변화 시간(T_2) 사이의 구배는 전기자(22)만의 운동을 나타내는 단계;
- 전류(I)의 기록된 프로파일에 기초하여 그리고 제2 구배 변화 시간(T_2)으로부터 시작하여, 전류(I)의 기록된 프로파일의 구배가 주어진 제3 한계치보다 많이 변하는 제3 구배 변화 시간(T_3)을 검출하는 단계로서, 제2 구배 변화 시간(T_2)과 제3 구배 변화 시간(T_3) 사이의 구배는 전기자(22)와 밸브 니들(20)의 공동 운동을 나타내는 단계;
- 제1 구배 변화 시간(T_1) 및/또는 제2 구배 변화 시간(T_2)에 따라 그리고 제3 구배 변화 시간(T_3)에 따라, 진단 값을 결정하는 단계; 및
- 분사 밸브(10)의 장기 드리프트를 보상하기 위해 진단 값을 사용하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 분사 밸브(10)를 작동시키기 위한 방법.As a method for operating the injection valve 10,
The injection valve 10 includes a valve body 14 having a cavity 18 including a fluid outlet portion 40 and a valve body 14 having fluid flow through the fluid outlet portion 40 in the cavity 18 and in the closed position And an actuator unit (36) having a coil (38) and an armature (22), wherein the valve needle (20) prevents fluid flow from the fluid outlet portion (40) Is designed to be movable within the cavity (18) and to actuate the valve needle (20)
The method comprises:
- actuating the actuator unit (36) by means of a predetermined voltage signal (V) starting at a given start time (T_0);
- recording a time-dependent profile of the current (I) through the actuator unit (36);
- detecting a first gradient change time (T_1), in which the gradient of the recorded profile of the current (I) changes more than the given first limit, based on the recorded profile of the current (I) and starting from the start time (T_0) , Wherein a gradient between the start time (T_0) and the first gradient change time (T_1) is indicative of energization of the coil (38);
- a second gradient change time (T_2), in which the gradient of the recorded profile of the current (I) changes more than the given second limit value, based on the recorded profile of the current (I) and starting from the first gradient change time , Wherein a gradient between the first gradient change time (T_1) and the second gradient change time (T_2) is indicative of movement of the armature (22) alone;
- a third gradient change time (T_3), in which the gradient of the recorded profile of the current (I) changes more than the given third limit value, based on the recorded profile of the current (I) and starting from the second gradient change time , Wherein a gradient between the second gradient change time (T_2) and the third gradient change time (T_3) is indicative of a joint motion of the armature (22) and the valve needle (20);
- determining a diagnostic value according to a first gradient change time (T_1) and / or a second gradient change time (T_2) and according to a third gradient change time (T_3); And
- using the diagnostic value to compensate for the long term drift of the injection valve (10)
≪ / RTI &
진단 값은 시작 시간(T_0)과 제1 구배 변화 시간(T_1) 사이의 시간 차이 및/또는 시작 시간(T_0)과 제2 구배 변화 시간(T_2) 사이의 시간 차이에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 1,
The diagnostic value is determined by a time difference between a start time T_0 and a first gradient change time T_1 and / or a time difference between a start time T_0 and a second gradient change time T_2 Way.
진단 값은 시작 시간(T_0)과 제3 구배 변화 시간(T_3) 사이의 시간 차이에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the diagnostic value is determined according to a time difference between a start time (T_0) and a third gradient change time (T_3).
분사 밸브(10)는 내연 기관의 분사 밸브(10)이고, 제1 분사 과정에 대해, 시작 시간(T_0)은 내연 기관의 주어진 크랭크 샤프트 각도에 대해 주어지며, 진단 값은 적어도 하나의 또 다른 분사 과정에 대해 전압 신호(V)의 신호 지속 시간(T_SIG)을 결정하기 위한 할당 규칙을 조절하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.11. A method according to any one of the preceding claims,
The injection valve 10 is the injection valve 10 of the internal combustion engine and for the first injection process the start time T_0 is given for a given crankshaft angle of the internal combustion engine and the diagnostic value is at least one further injection Is used to adjust the assignment rule for determining the signal duration (T_SIG) of the voltage signal (V) for the process.
전압 신호(V)의 신호 지속 시간(T_SIG)을 결정하기 위한 할당 규칙은 시작 시간(T_0)과 제1 구배 변화 시간(T_1) 사이의 시간 차이 및/또는 시작 시간(T_0)과 제2 구배 변화 시간(T_2) 사이의 시간 차이에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.5. The method of claim 4,
The assignment rule for determining the signal duration T_SIG of the voltage signal V may be a time difference between the start time T_0 and the first gradient variation time T_1 and / (T_2). ≪ / RTI >
제1 구배 변화 시간(T_1) 및/또는 제2 구배 변화 시간(T_2)에 따라, 주어진 크랭크 샤프트 각도에 대한 전압 신호(V)의 위상 변이를 결정하기 위한 할당 규칙이 적어도 하나의 또 다른 분사 과정에 대해 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.5. The method of claim 4,
The assignment rule for determining the phase shift of the voltage signal (V) relative to a given crankshaft angle in accordance with the first gradient change time (T_1) and / or the second gradient change time (T_2) ≪ / RTI >
분사 밸브(10)는 내연 기관의 분사 밸브(10)이고, 제1 분사 과정에 대해, 시작 시간(T_0)은 내연 기관의 주어진 크랭크 샤프트 각도에 대해 주어지며, 진단 값은 적어도 하나의 또 다른 분사 과정에 대해 주어진 크랭크 샤프트 각도에 대한 전압 신호(V)의 위상 변이를 결정하기 위한 할당 규칙을 조절하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.11. A method according to any one of the preceding claims,
The injection valve 10 is the injection valve 10 of the internal combustion engine and for the first injection process the start time T_0 is given for a given crankshaft angle of the internal combustion engine and the diagnostic value is at least one further injection Is used to adjust the assignment rule for determining the phase shift of the voltage signal (V) relative to a given crankshaft angle for the process.
주어진 크랭크 샤프트 각도에 대한 전압 신호(V)의 시간 이동을 결정하기 위한 할당 규칙은 시작 시간(T_0)과 제1 구배 변화 시간(T_1) 사이의 시간 차이 및/또는 시작 시간(T_0)과 제2 구배 변화 시간(T_2) 사이의 시간 차이에 따라 조절되는 것을 특징으로 하는 방법.8. The method according to claim 6 or 7,
The assignment rule for determining the time shift of the voltage signal V with respect to a given crankshaft angle is determined by the time difference between the start time T_0 and the first gradient change time T_1 and / And the gradient change time (T_2).
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